大跨径预应力砼空心板桥静.doc

PAGE 33 大跨径预应力砼空心板桥静、动力性能分析与试验 江祥林 赖 毅 (江西省交通科学研究院 南昌 330038) 摘 要：本文对30m跨径预应力砼空心板桥进行静、动力分析，并进行了静、动载试验，以期能对该类型桥梁在设计、施工等方面的发展提供实践依据。 关键词：桥梁工程；大跨径；空心板；分析；试验 0 前 言 空心板桥以其构造简单、施工方便、建筑高度小等优点而在全国广泛被采用，但从力学性能方面看，其位于受拉区的砼不但不能充分发挥作用，反而增大自身结构重力，就显得不甚经济①。国内专家学者、科技人员对空心板如何能在更大跨径桥梁中得到应用进行了大量的研究。据不完全统计，目前国内空心板桥最大跨径已超过30m。 本文通过对省内某座跨径为30m 1 工程概况 某桥梁系位于城区的一座城市桥梁，桥梁全长为335.74m，桥面净空为净-12m+2×1.75m人行道，设计荷载为城-B级；人群-3.5kN/m2。上部构造为11孔30m预应力砼简支空心板，每跨上部构造由15片预制空心板通过铰缝连接而成。每片空心板预制宽为99cm，板高120cm(详见图1所示)。每片空心板各设置6束高强度低松弛预应力束（每束为4φj15.24mm），钢绞线标准搞拉强度Ryb=1860MPa，张拉控制应力σk=1395M 图1 预应力砼空心板断面图（单位：cm） 2 结构静力分析与静载试验 2.1结构静力分析要点 鉴于该桥桥面宽度为：净-12+2×1.75m人行道，根据建设部颁《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）第4.1.5条规定：“当城市桥梁行车道总宽大于10.5m而小于14米时，按三行车队布载，汽车荷载可折减20%，但折减后不得小于两列车队布载的计算结果”。本次静力分析按铰接理论计算出各片板的横向分布系数而将空间结构简化成平面结构进行理论分析。结构分析模型建立要点如下： 2.1.1为使结构分析结果更加精确，在结构分析模型建立过程中不但支点位置准确，在结构尺寸稍有变化处均设置了节点，将一块空心板离散成33个节点、32个桥面单元（详见图2所示）。 图2 30m 2.1.2分析中考虑13cm 2.1.3采用动态规划法在主梁内力影响线上加载计算(采用“桥梁结构设计系统GQJS与桥梁博士系统”)，采用应力叠加法进行组合。 2.2 结构静力分析结果（详见表1所示） 表1 大桥上部构造跨中截面计算结果一览表 施工 阶段号 施工内容 应力（MPa） 上缘 下缘 1 预制主梁 10.22 -10.63 2 张拉预应力 5.52 7.40 3 二期恒载 8.29 4.07 4 组合：恒+二期恒载+汽+人群 10.16 1.30 注：1、主梁预制阶段应力为两端按理论支承线架空时的应力； 2、应力值为本施工阶段时的总应力值（即组合应力值）； 3、表中应力值“+”表示压应力；“-”表示拉应力。 2.3 结构静力荷载试验 2.3.1静力荷载试验要点 考虑该桥为简支空心板结构，根据其结构受力特点与性能，本次试验主要测试了各控制截面(支点、L/4、L/2)下缘的砼应变与挠度。试验中根据空心板桥的内力影响线按等效原则(内力等效)进行加载，加载布置详见图3所示。 a. 等效加载车位横向布置示意图 b.等效加载车位纵向布置示意图 b.等效加载车位纵向布置示意图 图3 静载试验等效加载示意图 3.3.2静载试验结果分析（详见表2所示） 表2 空心板L/2截面下缘混凝土应力与挠度数据分析表 项目 梁板号 应力（MPa） 挠度（mm） 实测应力值 理论应力值 实测挠度值 理论挠度值 1 1.96 2.12 5.57 7.23 2 2.02 2.18 5.26 7.42 3 2.14 2.23 5.87 7.60 4 2.16 2.23 5.73 7.60 5 2.15 2.23 6.28 7.60 6 2.01 2.15 5.86 7.32 7 1.82 2.01 5.42 6.86 8 1.63 1.87 4.97 6.36 9 1.51 1.72 4.67 5.85 10 1.40 1.58 4.18 5.39 11 1.37 1.49 3.83 5.07 12 1.29 1.39 3.77 4.74 13 1.16 1.34 3.04 4.56 14 1.10 1.30 2.77 4.42 15 1.07 1.28 2.49 4.38 注：设计活载（城-B+人群）产生的单板跨中下缘最大拉应力 为2.77MPa。 3 结构动力性能测试 3.1无障碍跑车试验 在桥面无任何障碍的情况下，用一辆250kN重载车分上行和下行两种情况，分别以每小时10、15、20、25、30、40、45km/h速度匀速通过大桥各测试断面，以测定